生物柴油是以含油植物,、動(dòng)物油脂以及廢食用油為原料制成的可再生清潔能源。
目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的生物柴油生產(chǎn)工藝主要是化學(xué)催化轉(zhuǎn)酯法,。但化學(xué)法制備生物柴油存在一些不可避免的缺點(diǎn),，如反應(yīng)過程中使用過量的甲醇，后續(xù)處理過程較繁瑣,，油脂原料中的水和游離脂肪酸會(huì)嚴(yán)重影響生物柴油得率及品質(zhì),，廢堿(酸)液排放容易對(duì)環(huán)境造成二次污染等。而利用生物酶法合成生物柴油由于具有反應(yīng)條件溫和,、醇用量小,、無污染物排放等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的重視,。
用發(fā)酵法(酶)制造生物柴油,，混在反應(yīng)物中的游離脂肪酸和水對(duì)酶催化劑無影響，反應(yīng)液靜置后,，脂肪酸甲酯即可分離,。但利用生物酶法制備生物柴油目前存在著一些亟待解決的問題，如反應(yīng)物甲醇容易導(dǎo)致酶失活,、副產(chǎn)物甘油影響酶反應(yīng)活性及穩(wěn)定性,、酶的使用壽命過短等。這些問題成為生物酶法工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的主要瓶頸,。
現(xiàn)正在研究和改進(jìn)生物酶法合成生物柴油技術(shù),。日本大阪市立工業(yè)研究所成功開發(fā)使用固定化脂酶連續(xù)生產(chǎn)生物柴油，分段添加甲醇進(jìn)行反應(yīng),，反應(yīng)溫度為30℃,，植物油轉(zhuǎn)化率達(dá)95%，脂酶連續(xù)使用100天仍不失活,。反應(yīng)后靜置分離,，得到的產(chǎn)品可直接用作生物柴油。
日本關(guān)西化學(xué)工程公司推出一種簡易的低費(fèi)用工藝,，采用全細(xì)胞生物催化劑用于廢植物油的反酯化,。新技術(shù)將Rhizopas Oryzae細(xì)胞固定在由聚氨酯泡沫制作的生物質(zhì)支撐多孔顆粒(BSP)上，以培養(yǎng)脂肪酶,。添加戊二醛的0.1%溶液用于穩(wěn)定Rhizopas Oryzae細(xì)胞，并改進(jìn)脂肪酶活性,。
將廢植物油加入帶有BSP固定的細(xì)胞的含水培養(yǎng)液中,，分步加入甲醇，反應(yīng)在約30℃下進(jìn)行,，甲酯產(chǎn)率可達(dá)到90%,。在6個(gè)批量循環(huán)之后,，脂肪酶活性仍可保持。新工藝不會(huì)產(chǎn)生像堿催化路線那樣的大量廢水,，也無須復(fù)雜的提純過程,，無游離酸或催化劑殘?jiān)嬖冢涂缮芍舅峒柞セ蚋碑a(chǎn)物甘油,。關(guān)西化學(xué)工程公司正在進(jìn)一步開發(fā)這一技術(shù),，以便不久將其推向商業(yè)化應(yīng)用。
一種操作簡單,、在常溫常壓下可將動(dòng)植物油脂有效轉(zhuǎn)化生成生物柴油的全新工藝生物酶法制生物柴油在清華大學(xué)中試成功,。
由該校再生資源與生物能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的生物酶法生物柴油新工藝，為生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理想的途徑,，采用新工藝在中試裝置上生物柴油產(chǎn)率達(dá)90%以上,。
用中試裝置生產(chǎn)的生物柴油樣品經(jīng)中國石化集團(tuán)石油化工科學(xué)研究院檢測，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)符合美國及德國的生物柴油標(biāo)準(zhǔn),，并滿足我國0號(hào)優(yōu)等柴油標(biāo)準(zhǔn),。中試產(chǎn)品經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)表明，與市售石化柴油相比,，采用含20%生物柴油的混配柴油作燃料,，發(fā)動(dòng)機(jī)排放尾氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔?、煙度等主要有毒成分的濃度顯著下降,，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力特性等基本不變。
生物酶法因反應(yīng)條件溫和,、醇用量小,、無污染物排放等優(yōu)點(diǎn)日益受到重視，但存在甲醇及副產(chǎn)物甘油影響酶的反應(yīng)活性及穩(wěn)定性,、酶的使用壽命不長,、成本高等問題，成為生物酶法工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的瓶頸,。
對(duì)此,，清華大學(xué)化工系再生資源與生物能源試驗(yàn)室提出了一條全新的生產(chǎn)工藝路線，可以有效消除甲醇及副產(chǎn)物甘油對(duì)酶反應(yīng)活性及穩(wěn)定性的負(fù)面影響,，酶的使用壽命也隨之大大延長,。該工藝在湖南海納百川生物工程有限公司200千克/日的生物柴油中試裝置上得到成功應(yīng)用，以菜籽油為原料生產(chǎn)出生物柴油,。中試裝置的反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)多月,，生物酶活性未表現(xiàn)出明顯下降趨勢。
另外,，利用目前已有的技術(shù)還可以將生物柴油生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物甘油進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品1,，3-丙二醇,。兩項(xiàng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可以顯著提高生物柴油生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益,。
